JP2010199043A - 二次電池用負極電極の製造方法及び非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素材料を主成分とする負極活物質と、前記負極活物質の結着剤と前記負極活物質の表面にSEI膜を形成する添加剤とを溶解した分散媒と、を混合してスラリーを形成する工程と、前記スラリーを集電体上に塗布した後に加熱して乾燥する工程と、を備えることを特徴とする二次電池用負極電極の製造方法を採用する。
【選択図】なし
Description
すなわち、本発明の二次電池用負極電極の製造方法は、炭素材料を主成分とする負極活物質と、前記負極活物質の結着剤と前記負極活物質の表面にSEI膜を形成する添加剤とを溶解した分散媒と、を混合してスラリーを形成する工程と、前記スラリーを集電体上に塗布した後に加熱して乾燥する工程と、を備えることを特徴とする。
また、負極活物質に対する前記添加剤の添加量が、0.5〜20質量%の範囲であることが好ましい。
さらに、前記分散媒は、水系分散媒であるとともに、前記加熱して乾燥する工程が前記水系分散媒の沸点以上の温度範囲で行うことが好ましく、前記添加剤の沸点が、前記温度範囲よりも高いことがより好ましい。
更にまた、前記加熱して乾燥する工程の後に、当該負極電極を非水電解液溶媒中で充放電することが好ましい。
本発明を適用した一実施形態である非水電解質二次電池は、以下の構成からなるものであることが好ましい。
尚、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルは上記に列挙したものに限らず、溶質及び第4級アンモニウム塩を解離できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。
更に、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類を用いても良い。
まず、充電は、例えば、定電流・定電圧方式により行うことが好ましい。即ち、電池電圧が充電上限電圧に達するまで定電流で充電を行い(定電流充電)、充電上限電圧に達した後はこの上限電圧を維持したまま所定の充電時間電流を流す(定電圧充電)。定電流・定電圧充電時の充電上限電圧は、電池の正負極の構成にもよるが4.1V〜4.2Vの範囲が好ましい。また、定電流充電時の充電電流は、電池サイズにもよるが0.1C〜5C(1Cは電池全容量を1時間で放電または充電可能な電流値と定義されているため、0.1Cでは充電に10時間必要となる)の範囲が好ましい。更に、定電圧充電時の充電時間は、電池サイズにもよるが10時間以内が好ましい。
D(%)=(Q1―Q100)/Q1/100(サイクル)×100
なる式により算出する。
本実施形態のリチウム二次電池1は、具体的には、3000サイクル以上まで実用的な電池容量(D=20%未満)を維持することができる。
まず、負極活物質として天然黒鉛の粉末500gを、予め添加剤であるリン酸トリス(トリメチルシラン)15gと結着剤であるポリフッ化ビニリデン25g(水溶媒に分散されたディスパージョンを使用)及び分散剤であるCMC(カルボキシメチルセルロース)が混合された水分散剤に添加して十分撹拌分散させることでスラリーを形成した。なお、負極活物質に対する添加剤の割合は、3質量%とした。次に、このスラリーを負極集電体であるCu箔にドクターブレード法により塗布した後、80℃で10分間加熱して、更に120℃で20分間乾燥した。最後に、プレスにより圧縮して、負極電極を製造した。
正極活物質としてニッケルマンガン酸リチウムを用いて、正極電極を製造した。また、セパレータには、多孔質フィルムを用いた。上述の負極電極、正極電極、セパレータを用いてコイン型セルを作成した。なお、電解液には、エチレンカーボネート(EC)−ジメチルカーボネート(DMC)−メチルエチルカーボネート(EMC)の混合有機溶媒と用い、支持塩として1モルのLiPF6を用いた。その後、0.2Cの電流値で4.2Vまでで初期充放電を行ない、実施例のリチウム二次電池を作成した。
作成したリチウム二次電池について、電池容量D=20%となるまでのサイクルを確認したところ、3000サイクル以上であることを確認した。
Claims (6)
- 炭素材料を主成分とする負極活物質と、前記負極活物質の結着剤と前記負極活物質の表面にSEI膜を形成する添加剤とを溶解した分散媒と、を混合してスラリーを形成する工程と、
前記スラリーを集電体上に塗布した後に加熱して乾燥する工程と、を備えることを特徴とする二次電池用負極電極の製造方法。 - 前記負極活物質に対する前記添加剤の添加量が、0.5〜20質量%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用負極電極の製造方法。
- 前記分散媒は、水系分散媒であるとともに、
前記加熱して乾燥する工程が前記水系分散媒の沸点以上の温度範囲で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池用負極電極の製造方法。 - 前記添加剤の沸点が、前記温度範囲よりも高いことを特徴とする請求項3に記載の二次電池用負極電極の製造方法。
- 前記加熱して乾燥する工程の後に、当該負極電極を非水電解液溶媒中で充放電することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の二次電池用負極電極の製造方法。
- 正極活物質を含む正極電極と、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の二次電池用負極電極の製造方法を用いて製造された負極電極と、
電解質が溶解された非水電解液と、を備えることを特徴とする非水電解質二次電池。
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